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镍镉电池的由来和设计结构以及特性的介绍!

1.镍镉电池的由来

镍镉电池的祖先是瑞典科学家Waldemar Jungner于1899年发明的。它们的原理是镍充当阳极(或阴极),镉充当阴极(或阳极)。最初,充电期间释放的氧气立即释放到大气中,使得密封的外壳不可能形成,并且所需材料的高成本大大延迟了大规模生产的开始。当时,尝试修复实验。提出了从活性金属引入多孔层状镍电极的想法,这保证了电荷传输的最佳转移并显着降低了电池生产的成本。

然而,在第二次世界大战(1947年)之后,开发商几乎都计划使用密封的镍镉电池。采用这种设计,充电期间释放的内部气体被负极的未反应部分吸收,并且不像以前的版本那样释放到外部。如果由于某种原因(过度充电,温度降低)阳极氧化率高于阴极电离率,如果内部压力突然增加,电池可能会爆炸。为了防止这种情况,电池盒由钢制成,有时还带有安全阀。

从那以后,镍镉电池的设计没有发生明显变化。

2.镍镉电池的结构设计

镍镉电池的设计结构

镍镉电池的结构设计图

所有电池的基础是阳极和阴极。这样,阳极(阴极)含有氢氧化镍NiOOH和石墨粉(5-8%),阴极(阳极)含有粉末形式的金属镉Cd。这种类型的电池被称为辊式电池,因为电极被卷绕成具有分离层的圆筒(辊)并放入金属壳中并填充有电解质。用电解质润湿的隔板将板彼此分开。它由非织造材料制成,必须耐碱。通过加入氢氧化锂(LiOH),大多数电解质是氢氧化钾(KOH),这有助于锂镍氧化物的生产和20%的容量增加。
3.镍镉电池的特性镍镉电池的电压表

充电或放电期间的电池电压,取决于当前的充电水平

在放电期间,活性镍和镉转化为氢氧化物Ni(OH)2和Cd(OH)2。

镍镉电池的主要优点是:成本低;在广泛的温度范围内工作并且能够抵抗差异(例如,在北极工作时,镍镉电池是必不可少的,因为它们可以在负温度下充电)。与其他类型的电池相比,它们可以为负载提供更高的电流。耐高充放电电流;充电时间相对较短。可多次“充放电”循环(能够在正确操作的情况下承受超过1000次循环)。长期储存后很容易恢复。

镍镉电池的自放电图

镍镉电池自放电

镍镉电池的缺点:记忆效应的存在 – 当对未完全放电的电池充电时,由于晶体表面上的其他物理和化学的过程,会使容量会降低。为了防止电池提前“报废”,你应该每月至少“修复”一次。由于镉是一种毒性很大的物质,镍镉电池的生产会对环境产生不利影响。电池本身的回收和处理也存在问题。比容量低;与相同容量的其他类型电池相比,重量和尺寸更大;高自放电率(首次充电24小时后高达10%,每月损失高达20%),现在制造的镍镉电池数量正在迅速减少。

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